現(xiàn)場(chǎng)總線給自動(dòng)化技術(shù)帶來(lái)的深刻變革

當(dāng)前工業(yè)展望最終用戶尋求開(kāi)發(fā)性的自動(dòng)化結(jié)構(gòu)以便實(shí)現(xiàn)信息集成排除封閉的自動(dòng)化技術(shù)帶來(lái)的障礙挖掘工廠的潛能最終用戶盼望得到真正的規(guī)?？勺兛刂品桨改軌蚣涩F(xiàn)有的設(shè)備能夠和現(xiàn)有的舊系統(tǒng)共存能夠保護(hù)以有的投資新技術(shù)和舊技術(shù)的對(duì)比你會(huì)買(mǎi)一輛1985技術(shù)的新車(chē)嗎?12MPG,沒(méi)有安全氣囊,化油器,要不斷試驗(yàn)看到故障才能解決問(wèn)題，路邊的小維修店……還是買(mǎi)一輛2007技術(shù)的新車(chē)?

混合動(dòng)力45MPG,前座和側(cè)面氣囊,電噴,助力,GPS,電腦自動(dòng)檢測(cè),4S店專(zhuān)業(yè)的維修服務(wù)……現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)的技術(shù)是集數(shù)據(jù)、通訊、工廠資產(chǎn)和事件管理的一體化的自動(dòng)化結(jié)構(gòu)。它在實(shí)現(xiàn)設(shè)備和控制系統(tǒng)互操作的同時(shí)，將控制功能高度分散到工廠的各個(gè)層面?，F(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)的技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)了一體化的自動(dòng)化結(jié)構(gòu)…這是目前最先進(jìn)和靈活的技術(shù)之一.它不只是簡(jiǎn)單的用數(shù)字信號(hào)替代現(xiàn)場(chǎng)4-20mA信號(hào).它的技術(shù)不為某家供應(yīng)商所獨(dú)有，它是基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)。在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域，它為用戶提供了一個(gè)通用的技術(shù)平臺(tái)，利用這個(gè)平臺(tái)，用戶可以實(shí)現(xiàn)最佳的業(yè)務(wù)運(yùn)作和持續(xù)不斷地提高工廠的效益現(xiàn)場(chǎng)總線Ff帶來(lái)自動(dòng)化技術(shù)的深刻變革豐富的功能塊模型統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式時(shí)間的同步控制的精確性信息的發(fā)布和預(yù)定模式具有極高的可用性采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的控制網(wǎng)絡(luò)可靠的網(wǎng)絡(luò)管理功能

現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)的技術(shù)涵蓋了ARC定義的協(xié)作式過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)鍵方面.現(xiàn)場(chǎng)總線Ff帶來(lái)自動(dòng)化技術(shù)的深刻變革現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)的技術(shù)采用功能塊的結(jié)構(gòu)，這使得在現(xiàn)場(chǎng)的控制變成可能。在現(xiàn)場(chǎng)的控制可以提高控制回路的完整性和可靠性?，F(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)的網(wǎng)絡(luò)管理功能和鏈路活動(dòng)管理器的技術(shù)可以確保網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)運(yùn)行。冗余的技術(shù)從上到下都可以實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)的安全儀表系統(tǒng)(SIS)的概念將給儀表安全系統(tǒng)和特殊控制系統(tǒng)帶來(lái)革命性的變革。根據(jù)NIST(美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)委員會(huì))的統(tǒng)計(jì),由于由于控制系統(tǒng)的失靈和操作人員對(duì)控制危機(jī)狀況的解決不力而對(duì)美國(guó)經(jīng)濟(jì)造成的損失，每年高達(dá)200億美元?，F(xiàn)場(chǎng)總線Ff帶來(lái)自動(dòng)化技術(shù)的深刻變革現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)已經(jīng)發(fā)布的技術(shù)規(guī)范H1現(xiàn)場(chǎng)總線(31.25KBIT/S)網(wǎng)絡(luò)管理

數(shù)據(jù)鏈接服務(wù)

數(shù)據(jù)鏈接協(xié)議

現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)總線訪問(wèn)子層系統(tǒng)管理規(guī)范功能塊功能塊部分1–功能塊模型功能塊部分2–基本功能塊功能塊部分3–高級(jí)功能塊功能塊部分4–多輸入、輸出功能塊

功能塊部分5–柔性功能塊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)高速以太現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)總線(100MBIT/S)以太網(wǎng)形態(tài)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備訪問(wèn)系統(tǒng)管理冗余網(wǎng)絡(luò)管理規(guī)范設(shè)備描述設(shè)備功能文檔設(shè)備描述語(yǔ)言(DDL)工具公共下載工具SIS功能塊SIS應(yīng)用模型SIS現(xiàn)場(chǎng)總線(31.25KBIT/S)SIS協(xié)議SIS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)SIS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述安全儀表系統(tǒng)（SIS）要求安全要求規(guī)范現(xiàn)場(chǎng)總線安全儀表系統(tǒng)（SIS）的測(cè)試推動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)總線SIS關(guān)鍵產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)編寫(xiě)最佳實(shí)踐和使用指南量化分析使用現(xiàn)場(chǎng)總線SIS的成本節(jié)約資本收益

–

硬件更少,用電更少,占地更小,調(diào)試更快運(yùn)行收益

–

先進(jìn)的診斷、縮短測(cè)試間隔、改善資產(chǎn)管理測(cè)試地點(diǎn)BP–德國(guó)蓋爾森基興Chevron–加拿大里齊蒙得沙特阿美Aramco–沙特阿拉拍達(dá)蘭

殼牌Shell–阿姆斯特丹SIS閥門(mén)BIFFIEmersonMetsoTopWorxWestlock/TycoSIS邏輯處理器EmersonHIMAHoneywellInvensys-TriconexYokogawaSIS變送器ABBE+HEmersonMagnetrolMooreSmarYokogawa其它技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線診斷MooreMTLP+FSoftingSIS顧問(wèn)RisknowlogyTüV現(xiàn)場(chǎng)總線安全儀表系統(tǒng)（SIS）測(cè)試時(shí)間表2006

全體小組成員開(kāi)工會(huì)–由阿姆斯特丹殼牌全球方案主持 4月

全體小組成員會(huì)議–由阿姆斯特丹殼牌全球方案主持

9月SIS管理小組網(wǎng)絡(luò)會(huì)議 11月2007SIS管理小組網(wǎng)絡(luò)會(huì)議 1月SIS管理小組網(wǎng)絡(luò)會(huì)議 2月SIS管理小組網(wǎng)絡(luò)會(huì)議 3月SIS管理小組網(wǎng)絡(luò)會(huì)議 4月

全體小組成員會(huì)議–由在意大利Lenno的ABB儀表公司主持 5月SIS測(cè)試設(shè)備送交最終用戶測(cè)試點(diǎn) 4季度2008

在阿姆斯特丹進(jìn)行演示并對(duì)外公布 5月

完成實(shí)驗(yàn)室測(cè)評(píng)

年中

首臺(tái)經(jīng)FF認(rèn)證的SIS設(shè)備產(chǎn)生 3季度

完成沙特美和殼牌公司現(xiàn)場(chǎng)測(cè)評(píng) 12月基本過(guò)程控制先進(jìn)過(guò)程控制H1+高速以太網(wǎng)（HSE）功能塊批量/離散/混合控制SIS擴(kuò)大了現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用領(lǐng)域EDDLBasicFunctionBlocksAnalogInput AnalogOutputBias&Gain ControlSelectorDiscreteInput DiscreteOutputManualLoader PDControl PIDControl RatioControl AdvancedFunctionBlocksAnalogAlarmArithmetic Deadtime DeviceControlInputSelectorIntegrator Lead/Lag SetpointRGeneratorSignalCharacterizer Splitter Timer FlexibleFunctionBlocks-BasicMultipleInput/Output-8ChannelI/ODiscreteandAnalogRemoteI/OandDataAcquisitionFlexibleFunctionBlocks-ApplicationSpecificBatch/Discrete/HybridControlSequencing–Startup/ShutdownVariableSpeedDriveControlGatewaystoOtherProtocolsSupervisoryDataAcquisitionAdvancedI/OInterfacingMultivariableControlandOptimizationSISFunctionBlocksAnalogInputAnalogComparator DiscreteInput DiscreteOutputLock 安全儀表系統(tǒng)通過(guò)與OPC基金會(huì)的結(jié)盟，將OPCUA技術(shù)集成到基金會(huì)技術(shù)方案當(dāng)中，大量的自診斷信息可以應(yīng)用在許多方面，比如：業(yè)務(wù)流程、生產(chǎn)管理、資產(chǎn)管理以及企業(yè)上層的應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)技術(shù)還提供增強(qiáng)的跟蹤、追溯、驗(yàn)證以及對(duì)法規(guī)遵循的能力，為連續(xù)和批量/混合過(guò)程工業(yè)服務(wù)?，F(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)采用信息發(fā)布/預(yù)定的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的各個(gè)層面商業(yè)智能的高度集成。商業(yè)智能化現(xiàn)場(chǎng)總線Ff帶來(lái)自動(dòng)化技術(shù)的深刻變革Ff在診斷方面有什么獨(dú)特之處呢?其它總線技術(shù)

可能有類(lèi)似的診斷技術(shù)，但是只能通過(guò)要求獲得。如果你通過(guò)緩慢的網(wǎng)絡(luò)要求獲得工廠所有設(shè)備的自診信息，網(wǎng)絡(luò)的瓶頸問(wèn)題就會(huì)發(fā)生基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線

診斷信息是在每次傳遞信息時(shí)就自動(dòng)發(fā)布，而不是被動(dòng)查詢得到。這就使得預(yù)測(cè)維護(hù)（維護(hù)預(yù)警信息）成為可能。實(shí)時(shí)通訊Email實(shí)時(shí)通訊

+Email+地圖+管理器+其它.標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換模塊壓力變送器的最終標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換模塊已經(jīng)完成，并且通過(guò)了ITK5.0測(cè)試即將公布最終規(guī)范的模塊溫度變送器將進(jìn)行規(guī)范的模塊(2007)流量具有部份行程測(cè)試功能的定位器標(biāo)準(zhǔn)化診斷功能(根據(jù)NE107的要求)EDDL合作組織第一階段任務(wù)-已完成圖形–采用EDDL實(shí)現(xiàn)靜態(tài)Y-t和XY數(shù)據(jù)的圖形顯示圖表–采用EDDL實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的圖形顯示更好的用戶界面–采用EDDL來(lái)描述屏幕版面更好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)-采用EDD能夠?qū)?shù)據(jù)安全地存儲(chǔ)于主機(jī)中EDDL合作組織－第一階段的任務(wù)第一階段的技術(shù)規(guī)范是IEC61804-3第一階段的互操作指南是IEC61804-4圖表圖片更好的用戶界面圖形更好的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)用戶應(yīng)用OPCUA

服務(wù)器復(fù)雜設(shè)備網(wǎng)絡(luò)服務(wù)OPCUA

客戶端組態(tài)/維護(hù)趨勢(shì)/歷史資產(chǎn)管理EDDL合作組織－第二階段的任務(wù)操作員人機(jī)界面遠(yuǎn)程I/O訪問(wèn)多個(gè)模塊離線組態(tài)模塊化的設(shè)備OPCUA協(xié)議OPCUA協(xié)議EDD第1步–獲得數(shù)據(jù)第2步–用戶界面HSE,ProfiNet協(xié)議HSE,ProfiNet協(xié)議加強(qiáng)了對(duì)復(fù)雜設(shè)備訪問(wèn)的功能EDDL合作組織競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手也加入進(jìn)來(lái)了2007年3月6日:FDT組織與ECT達(dá)成一致，共同致力于開(kāi)發(fā)統(tǒng)一的設(shè)備集成方案。FDT將加入ECT，并成為ECT組織里具有投票權(quán)的會(huì)員。前排:HansGeorgKumpfmueller(西門(mén)子),RonHelson(HART基金會(huì)),FlavioTolfo(FDT組織),MartinZielinski(艾默生),DieterSchaudel(E+H)后排:EdgarKuester(Profibus基金會(huì)),KlausPeterLindner(E+H),RichardTimoney(現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)),ThomasBurke(OPC基金會(huì)),AchimLaubenstein(ABB)

未出席者:HartmutWuttig(ABB),HelmutWalraffs(Invensys)目前的狀況獨(dú)立平臺(tái)魯棒性方便使用感觀一致++靈活功能不受限制獨(dú)特的性能嵌套式的通訊結(jié)構(gòu)++++++兩種技術(shù)意味著雙倍的投入

-未來(lái)設(shè)備集合的框架設(shè)備n圖形用戶界面數(shù)據(jù)&狀態(tài)模型先進(jìn)用戶功能DOM設(shè)備1OPCUA服務(wù)器信息模型OPCUA客戶端應(yīng)用程序…基本設(shè)備方法DIMDOM:設(shè)備運(yùn)行模型;DIM:設(shè)備整合模型為什么要聯(lián)合起來(lái)?將雙方的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合成為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)程序+描述獨(dú)立的平臺(tái)魯棒性方便使用感觀一致++靈活性功能不受限制獨(dú)特的性能嵌套式的通訊結(jié)構(gòu)+++++一種方案意味著投入也只要一次+FDI的共同目標(biāo)采用OPC-UA客戶機(jī)/服務(wù)器的技術(shù)要不受操作系統(tǒng)及平臺(tái)之約束可向后與現(xiàn)有基于EDDL及DTM的設(shè)備描述兼容可應(yīng)用于任何現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通訊技術(shù)可應(yīng)用于各種網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)目標(biāo)是將此開(kāi)放規(guī)范變成唯一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間表及所有權(quán)將成立技術(shù)小組以根據(jù)用戶的應(yīng)用案例來(lái)編寫(xiě)應(yīng)用規(guī)范目標(biāo)是擬定一個(gè)規(guī)范草案并在2008年前完成初稿ECT對(duì)其擁有所有權(quán)，并將繼續(xù)發(fā)展未來(lái)的設(shè)備整合模型HSE是現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)規(guī)模可變的關(guān)鍵，這是因?yàn)樗峁┝艘环N供多個(gè)H1網(wǎng)段連接的機(jī)制，而且在H1和HSE之間無(wú)需網(wǎng)關(guān)。目前H1具有的所有功能，HSE也同樣可以實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)的系統(tǒng)不需要停車(chē)，就可進(jìn)行擴(kuò)展。設(shè)備可以在線增加，或進(jìn)行“熱”切換；現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)技術(shù)支持在線軟件下載和升級(jí)。基金會(huì)技術(shù)沒(méi)有規(guī)模的限制，從最小的到最大的過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)都能適用?；饡?huì)技術(shù)的開(kāi)放性，以及它不依賴(lài)于特定的操作系統(tǒng)或供應(yīng)商平臺(tái)的特點(diǎn)，使它能夠很容易地采用新建立的標(biāo)準(zhǔn)。開(kāi)放的、規(guī)?？勺兊募涩F(xiàn)場(chǎng)總線Ff帶來(lái)自動(dòng)化技術(shù)的深刻變革系統(tǒng)集成和維護(hù)（SIM）工作組織HIST支持ITK4.6和5.0(和將來(lái)的版本)對(duì)強(qiáng)制屬性和選項(xiàng)屬性的HIST屬性/分類(lèi)DD技術(shù)的互操作性和版本指南增強(qiáng)型DD技術(shù)的介紹包括:ITK5.0支持新的DD后綴(增強(qiáng)型測(cè)試)HIST支持新的DD后綴(增強(qiáng)型測(cè)試)開(kāi)發(fā)HIST改進(jìn)版的方案高速以太網(wǎng)HSE-遠(yuǎn)傳I/O編寫(xiě)使用案例和高速以太網(wǎng)遠(yuǎn)傳I/O（HSE-RIO）的技術(shù)要求。包括離散I/O和與低層網(wǎng)絡(luò)（如HART,Profibus,Modbus,ASI,DeviceNet等）連接的網(wǎng)關(guān)，它們通過(guò)功能塊和EDDL進(jìn)行互操作。工作小組還將完成使用案例和相關(guān)應(yīng)用要求。擬定HSE-RI/O的項(xiàng)目計(jì)劃獲得技術(shù)促進(jìn)委員會(huì)（TSC）的批準(zhǔn)然后執(zhí)行項(xiàng)目計(jì)劃在最終用戶工廠進(jìn)行HSE-RI/O設(shè)備的互操作測(cè)試無(wú)線概念的研究編寫(xiě)有關(guān)功能塊和EDDL在監(jiān)測(cè)、控制和安全應(yīng)用上進(jìn)行設(shè)備無(wú)線通訊并實(shí)現(xiàn)互操作性的使用案例和要求。同時(shí)還將編寫(xiě)例如手持組態(tài)和維護(hù)設(shè)備等主機(jī)無(wú)線應(yīng)用的使用案例和要求。擬定實(shí)施計(jì)劃，它包括:尋找可使無(wú)線通訊技術(shù)的使用案例和要求能夠符合ISASP100和今后的IEC標(biāo)準(zhǔn)的一種方案。這個(gè)方案包括設(shè)備互操作和網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。開(kāi)發(fā)和確認(rèn)規(guī)范設(shè)備互操作測(cè)試和注冊(cè)程序的發(fā)展實(shí)現(xiàn)卓越運(yùn)營(yíng)的自動(dòng)化結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)總線Ff帶來(lái)自動(dòng)化技術(shù)的深刻變革市場(chǎng)份額是誰(shuí)帶來(lái)自動(dòng)化技術(shù)的深刻變革？最新的市場(chǎng)調(diào)研ARC分析報(bào)告:在過(guò)程工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議中基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線占主導(dǎo)地位調(diào)研顯示現(xiàn)場(chǎng)總線已成為主流技術(shù)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線市場(chǎng)在2006年達(dá)到了8.317億美元調(diào)研范圍包括IEC61158標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)所有的通訊協(xié)議基金會(huì)技術(shù)覆蓋了2/3的過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線市場(chǎng)最新市場(chǎng)調(diào)研

ARC分析報(bào)告:現(xiàn)場(chǎng)總線的主要優(yōu)勢(shì)在于維護(hù)和運(yùn)行方面技術(shù)本身并不省錢(qián)，但它提高了設(shè)備管理的效率大大降低了運(yùn)行成本提高了運(yùn)行性能最新市場(chǎng)調(diào)研ARC分析報(bào)告:巴西,俄羅斯,印度和中國(guó)將是發(fā)展最快的國(guó)家亞太將成為現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展的引擎估計(jì)年均增長(zhǎng)率為32%拉美對(duì)于IEC協(xié)議的接受程度也在迅速上升估計(jì)年均增長(zhǎng)率為34%最新市場(chǎng)調(diào)研ARC分析報(bào)告:現(xiàn)場(chǎng)總線的價(jià)值在連續(xù)和離散混合工業(yè)中